JPH08104596A - 薄膜製造装置 - Google Patents
薄膜製造装置Info
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- JPH08104596A JPH08104596A JP6236190A JP23619094A JPH08104596A JP H08104596 A JPH08104596 A JP H08104596A JP 6236190 A JP6236190 A JP 6236190A JP 23619094 A JP23619094 A JP 23619094A JP H08104596 A JPH08104596 A JP H08104596A
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- Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 薄膜のエピタキシャル成長を原子層単位で精
密に制御できる薄膜製造装置を提供する。 【構成】 基板の薄膜成長面にイオンを照射し、その照
射位置から後方に散乱されるイオンの強度を検出する構
造のＣＡＩＣＩＳＳ装置２を成膜真空室１０に取り付
け、この装置１０により薄膜の最表面原子層の元素種及
び原子層の被覆状態に関する情報を得て、これらの情報
に基づいて薄膜の成長を制御する。
密に制御できる薄膜製造装置を提供する。 【構成】 基板の薄膜成長面にイオンを照射し、その照
射位置から後方に散乱されるイオンの強度を検出する構
造のＣＡＩＣＩＳＳ装置２を成膜真空室１０に取り付
け、この装置１０により薄膜の最表面原子層の元素種及
び原子層の被覆状態に関する情報を得て、これらの情報
に基づいて薄膜の成長を制御する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、例えばＭＢＥ（分子線
エピタキシャル）法を採用した薄膜製造装置に関し、さ
らに詳しくは、例えばＳｒＴｉＯ3 （チタン酸ストロン
チウム）薄膜などの高温超伝導薄膜や強誘電体薄膜をエ
ピタキシャル成長させるのに適した装置に関する。
エピタキシャル）法を採用した薄膜製造装置に関し、さ
らに詳しくは、例えばＳｒＴｉＯ3 （チタン酸ストロン
チウム）薄膜などの高温超伝導薄膜や強誘電体薄膜をエ
ピタキシャル成長させるのに適した装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＭＢＥ成長において、薄膜を原子層単位
で制御しつつ成長させるには、その結晶成長状態の良否
をモニタする必要がある。その手法としては、ＲＨＥＥ
Ｄ（反射高速電子線回折）、ＸＰＳ（光電子分光装置）
あるいはＡＦＭ（原子間引力顕微鏡）の３種が挙げられ
る。
で制御しつつ成長させるには、その結晶成長状態の良否
をモニタする必要がある。その手法としては、ＲＨＥＥ
Ｄ（反射高速電子線回折）、ＸＰＳ（光電子分光装置）
あるいはＡＦＭ（原子間引力顕微鏡）の３種が挙げられ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した３
種のモニタ方法にはそれぞれ以下の欠点がある。まず、
ＲＨＥＥＤは、結晶成長面の構造の規則性は知ることが
できるが、最表面原子層の元素種を判別することは不可
能である。
種のモニタ方法にはそれぞれ以下の欠点がある。まず、
ＲＨＥＥＤは、結晶成長面の構造の規則性は知ることが
できるが、最表面原子層の元素種を判別することは不可
能である。
【０００４】一方、ＸＰＳによると、二次電子の脱出深
さが数十Åであるため、最表面原子層の情報を選別して
得ることは不可能で、また、ＡＦＭでは元素の区別がき
わめて難しい。さらに、これらのＸＰＳ及びＡＦＭによ
れば、成膜中にリアルタイムで測定することは現実問題
としてきわめて難しく、実際には、成膜を行った試料
（基板）を成膜真空室から、これら測定装置が設備され
た分析真空室へと移送した後に表面状態を測定してお
り、その試料移動に伴う弊害がある。
さが数十Åであるため、最表面原子層の情報を選別して
得ることは不可能で、また、ＡＦＭでは元素の区別がき
わめて難しい。さらに、これらのＸＰＳ及びＡＦＭによ
れば、成膜中にリアルタイムで測定することは現実問題
としてきわめて難しく、実際には、成膜を行った試料
（基板）を成膜真空室から、これら測定装置が設備され
た分析真空室へと移送した後に表面状態を測定してお
り、その試料移動に伴う弊害がある。
【０００５】本発明はそのような事情に鑑みてなされた
もので、その目的とするところは、成膜中に元素別の最
表面原子情報を得ることのできる機能を備え、もって薄
膜を原子層単位で制御性良く成長させることが可能な薄
膜製造装置を提供することにある。
もので、その目的とするところは、成膜中に元素別の最
表面原子情報を得ることのできる機能を備え、もって薄
膜を原子層単位で制御性良く成長させることが可能な薄
膜製造装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの構成を、実施例に対応する図１を参照しつつ説明す
ると、本発明は、真空室１０内で基板Ｓの表面に成膜材
料の蒸発粒子を照射することによって、その基板Ｓの表
面に薄膜を原子層単位で成長させる装置において、真空
室１０内に配置された基板Ｓの薄膜成長面にイオンを照
射するイオン源２１と、このイオン源２１と同軸上に配
置され、上記イオン照射位置から後方に散乱されるイオ
ンの強度を検出する検出器２２と、成膜中に検出器２２
の出力を採り込んで、その検出値に基づく散乱強度情報
に基づいて、薄膜の成長を制御する制御手段（例えばシ
ャッタ１３，１４及びそれらを制御するコンピュータ
４）を備えていることによって特徴づけられる。
めの構成を、実施例に対応する図１を参照しつつ説明す
ると、本発明は、真空室１０内で基板Ｓの表面に成膜材
料の蒸発粒子を照射することによって、その基板Ｓの表
面に薄膜を原子層単位で成長させる装置において、真空
室１０内に配置された基板Ｓの薄膜成長面にイオンを照
射するイオン源２１と、このイオン源２１と同軸上に配
置され、上記イオン照射位置から後方に散乱されるイオ
ンの強度を検出する検出器２２と、成膜中に検出器２２
の出力を採り込んで、その検出値に基づく散乱強度情報
に基づいて、薄膜の成長を制御する制御手段（例えばシ
ャッタ１３，１４及びそれらを制御するコンピュータ
４）を備えていることによって特徴づけられる。
【０００７】
【作用】ＳｒＴｉＯ3 基板（以下、ＳＴＯ基板と称す
る）にＳｒＴｉＯ3 の薄膜を原子層の単位でホモエピタ
キシャル成長させる場合を例にとって説明する。
る）にＳｒＴｉＯ3 の薄膜を原子層の単位でホモエピタ
キシャル成長させる場合を例にとって説明する。
【０００８】まず、ＳｒＴｉＯ3 はペロブスカイト構造
をとっていることから、ＳＴＯ基板の表面に、図２に示
すように、Ｈｅ+ を〔１１１〕の方位から照射（入射角
α＝３５°）してその散乱強度を測定すると、このＣＡ
ＩＣＩＳＳ(Coaxial ImpactCollision Ion Scattering
Spectroscopy)によるＴＯＦスペクトルには、ＳＴＯ基
板の表面第１原子層が完全なＴｉＯ2 面であれば、Ｔｉ
のシャドーコーンに第２層目のＳｒが隠れてＴｉの信号
のみが現れ、逆に、表面第１原子層が完全なＳｒＯ面で
あると、Ｓｒのシャドーコーンに第２層目のＴｉが隠れ
てＳｒの信号のみが現れる。一方、ＴｉＯ2 面とＳｒＯ
面が混在した状態であると、ＣＡＩＣＩＳＳのＴＯＦス
ペクトルはＳｒとＴｉの両方のピークが出現した状態と
なる（図３のＴＯＦスペクトルＳP3）。従って、このよ
うなＣＡＩＣＩＳＳによるＴＯＦスペクトル測定を薄膜
成長面の分析に適用することにより、成長しつつある薄
膜の最表面層の元素種を判別できる。
をとっていることから、ＳＴＯ基板の表面に、図２に示
すように、Ｈｅ+ を〔１１１〕の方位から照射（入射角
α＝３５°）してその散乱強度を測定すると、このＣＡ
ＩＣＩＳＳ(Coaxial ImpactCollision Ion Scattering
Spectroscopy)によるＴＯＦスペクトルには、ＳＴＯ基
板の表面第１原子層が完全なＴｉＯ2 面であれば、Ｔｉ
のシャドーコーンに第２層目のＳｒが隠れてＴｉの信号
のみが現れ、逆に、表面第１原子層が完全なＳｒＯ面で
あると、Ｓｒのシャドーコーンに第２層目のＴｉが隠れ
てＳｒの信号のみが現れる。一方、ＴｉＯ2 面とＳｒＯ
面が混在した状態であると、ＣＡＩＣＩＳＳのＴＯＦス
ペクトルはＳｒとＴｉの両方のピークが出現した状態と
なる（図３のＴＯＦスペクトルＳP3）。従って、このよ
うなＣＡＩＣＩＳＳによるＴＯＦスペクトル測定を薄膜
成長面の分析に適用することにより、成長しつつある薄
膜の最表面層の元素種を判別できる。
【０００９】また、ＴＯＦスペクトルに現れるピークの
強度は、最表面に存在する原子の数に相関して変化する
ので、例えばＳｒＯ薄膜をエピタキシャル成長する場
合、ＴＯＦスペクトルに現れるＳｒピークの強度は薄膜
成長が進むにつれ大きくなる。従って、ＴＯＦスペクト
ルのピーク強度の変化を観測すれば、最表面層の原子の
被覆状態を知ることができる。
強度は、最表面に存在する原子の数に相関して変化する
ので、例えばＳｒＯ薄膜をエピタキシャル成長する場
合、ＴＯＦスペクトルに現れるＳｒピークの強度は薄膜
成長が進むにつれ大きくなる。従って、ＴＯＦスペクト
ルのピーク強度の変化を観測すれば、最表面層の原子の
被覆状態を知ることができる。
【００１０】そこで、本発明装置では、成膜中に基板Ｓ
の表面にイオン（ＣＡＩＣＩＳＳビーム）を照射し、そ
の散乱イオンのＴＯＦスペクトルを測定することで、そ
のスペクトルから、基板表面に成長しつつある薄膜の最
表面層の元素種及び原子の被覆状態に関する情報を得
て、これらの情報に基づいて、例えばシャッタ１３，１
４の開閉制御する等の制御を行うことにより、薄膜を原
子層単位で制御性良く成長させる。
の表面にイオン（ＣＡＩＣＩＳＳビーム）を照射し、そ
の散乱イオンのＴＯＦスペクトルを測定することで、そ
のスペクトルから、基板表面に成長しつつある薄膜の最
表面層の元素種及び原子の被覆状態に関する情報を得
て、これらの情報に基づいて、例えばシャッタ１３，１
４の開閉制御する等の制御を行うことにより、薄膜を原
子層単位で制御性良く成長させる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明実施例の構成を示すブロック図
である。まず、ＭＢＥ装置１は、成膜真空室１０の内部
に、分子発生源であるＳr-Ｋセル（ヌーセンセル）１１
及びＴi-Ｋセル１２が配設されており、この各Ｋセル１
１及び１２からの分子線（Ｓｒ及びＴｉ）は、ともに同
一の基板Ｓの表面に到達する。これらのＫセル１１，１
２には、それぞれ、シャッタ１３，１４が配設されてお
り、この各シャッタ１３，１４の開閉により、各Ｋセル
１１，１２からの分子線の基板Ｓへの進行・遮断を選択
できる。
である。まず、ＭＢＥ装置１は、成膜真空室１０の内部
に、分子発生源であるＳr-Ｋセル（ヌーセンセル）１１
及びＴi-Ｋセル１２が配設されており、この各Ｋセル１
１及び１２からの分子線（Ｓｒ及びＴｉ）は、ともに同
一の基板Ｓの表面に到達する。これらのＫセル１１，１
２には、それぞれ、シャッタ１３，１４が配設されてお
り、この各シャッタ１３，１４の開閉により、各Ｋセル
１１，１２からの分子線の基板Ｓへの進行・遮断を選択
できる。
【００１２】また、成膜真空室１０内には、基板Ｓを保
持するためのホルダ１５が配置されており、このホルダ
１５にはヒータ１６が内蔵されている。そして、Ｋセル
電源１１ａ，１２ａ、シャッタ電源１３ａ，１４ａ並び
にヒータ電源１６ａはコンピュータ４によって駆動制御
され、これにより、各Ｋセル１１，１２の温度制御、シ
ャッタ１３，１４の開閉制御並びにヒータ１６の温度制
御が行われる。
持するためのホルダ１５が配置されており、このホルダ
１５にはヒータ１６が内蔵されている。そして、Ｋセル
電源１１ａ，１２ａ、シャッタ電源１３ａ，１４ａ並び
にヒータ電源１６ａはコンピュータ４によって駆動制御
され、これにより、各Ｋセル１１，１２の温度制御、シ
ャッタ１３，１４の開閉制御並びにヒータ１６の温度制
御が行われる。
【００１３】さて、本発明実施例で注目すべきところ
は、成膜真空室１０にＣＡＩＣＩＳＳ装置２が取り付け
られている点にある。ＣＡＩＣＩＳＳ装置２は、例えば
Ｈｅ+ などのイオンを基板Ｓの表面に照射するイオン源
２１と、このイオン源２１と同軸上に置かれ、イオン照
射位置から後方に散乱されるイオン強度を検出する検出
器（ＭＣＰ）２２を備え、その散乱強度の検出出力から
ＴＯＦスペクトルを得る装置である。このＣＡＩＣＩＳ
Ｓ装置２は、ＣＡＩＣＩＳＳビームが、ホルダ１５に保
持されたＳＴＯ〔００１〕基板Ｓに対し、〔１１１〕の
方位から入射角α＝３５°で入射するように位置決めさ
れている。
は、成膜真空室１０にＣＡＩＣＩＳＳ装置２が取り付け
られている点にある。ＣＡＩＣＩＳＳ装置２は、例えば
Ｈｅ+ などのイオンを基板Ｓの表面に照射するイオン源
２１と、このイオン源２１と同軸上に置かれ、イオン照
射位置から後方に散乱されるイオン強度を検出する検出
器（ＭＣＰ）２２を備え、その散乱強度の検出出力から
ＴＯＦスペクトルを得る装置である。このＣＡＩＣＩＳ
Ｓ装置２は、ＣＡＩＣＩＳＳビームが、ホルダ１５に保
持されたＳＴＯ〔００１〕基板Ｓに対し、〔１１１〕の
方位から入射角α＝３５°で入射するように位置決めさ
れている。
【００１４】また、成膜真空室１０には、電子銃３１，
蛍光板３２及びカメラ（光電子増倍管）３３等によって
構成されるＲＨＥＥＤ装置３が取り付けられており、そ
の電子銃３１から出た電子ビームEBは、基板Ｓの表面に
１度程度の浅い角度で斜入射し、この入射位置で回折も
しくは反射された回折反射電子ビームが蛍光板３２に入
射する。これにより蛍光板３２に現れるＲＨＥＥＤ像
（ストリーク）が後方のカメラ３３で撮像され、その出
力画像信号が画像処理系（図示せず）を経てコンピュー
タ４内に採り込まれる。
蛍光板３２及びカメラ（光電子増倍管）３３等によって
構成されるＲＨＥＥＤ装置３が取り付けられており、そ
の電子銃３１から出た電子ビームEBは、基板Ｓの表面に
１度程度の浅い角度で斜入射し、この入射位置で回折も
しくは反射された回折反射電子ビームが蛍光板３２に入
射する。これにより蛍光板３２に現れるＲＨＥＥＤ像
（ストリーク）が後方のカメラ３３で撮像され、その出
力画像信号が画像処理系（図示せず）を経てコンピュー
タ４内に採り込まれる。
【００１５】そして、この実施例では、ＣＡＩＣＩＳＳ
装置２が成膜中において所定の周期（例えば１０s 〜３
０s ）で散乱強度の検出を行い、その検出値が検出器ア
ンプ２２ａを介してコンピュータ４内に順次に採り込ま
れる。コンピュータ４は、採取した散乱強度の検出値に
基づくＴＯＦスペクトルと、ＲＨＥＥＤ装置３のカメラ
３３からの画像信号に基づいて、後述する動作でＫセル
１１，１２の温度、シャッタ１３，１４の開閉のタイミ
ング並びにヒータ１６の温度をそれぞれ制御するように
構成されている。
装置２が成膜中において所定の周期（例えば１０s 〜３
０s ）で散乱強度の検出を行い、その検出値が検出器ア
ンプ２２ａを介してコンピュータ４内に順次に採り込ま
れる。コンピュータ４は、採取した散乱強度の検出値に
基づくＴＯＦスペクトルと、ＲＨＥＥＤ装置３のカメラ
３３からの画像信号に基づいて、後述する動作でＫセル
１１，１２の温度、シャッタ１３，１４の開閉のタイミ
ング並びにヒータ１６の温度をそれぞれ制御するように
構成されている。
【００１６】次に、本発明実施例の作用を、ＳＴＯ〔０
０１〕基板にＳｒＴｉＯ3 の薄膜を原子層の単位でホモ
エピタキシャル成長させる場合を例にとって述べる。ま
ず、薄膜成長を開始する前に、コンピュータ４に、基板
Ｓの最表面及び成膜面の最表面が完全なＴｉＯ2 面であ
る場合と、完全なＳｒ面である場合のそれぞれのＴＯＦ
スペクトルに関するデータを設定しておく。
０１〕基板にＳｒＴｉＯ3 の薄膜を原子層の単位でホモ
エピタキシャル成長させる場合を例にとって述べる。ま
ず、薄膜成長を開始する前に、コンピュータ４に、基板
Ｓの最表面及び成膜面の最表面が完全なＴｉＯ2 面であ
る場合と、完全なＳｒ面である場合のそれぞれのＴＯＦ
スペクトルに関するデータを設定しておく。
【００１７】また、薄膜成長を開始する直前に、ＳＴＯ
基板の最表面が完全なＴｉＯ2 面あるいはＳｒＯ面のい
ずれかの面になっていることを確認する。これは、Ｓｒ
ＴｉＯ3 の薄膜をＳＴＯ基板上に原子層単位で制御性良
く成長させるためには、基板の最表面の構造は完全なＴ
ｉＯ2 面またはＳｒＯ面とするのが良いと言われている
ことによる。その確認は先に述べたようにＣＡＩＣＩＳ
ＳによるＴＯＦスペクトル評価により行う。
基板の最表面が完全なＴｉＯ2 面あるいはＳｒＯ面のい
ずれかの面になっていることを確認する。これは、Ｓｒ
ＴｉＯ3 の薄膜をＳＴＯ基板上に原子層単位で制御性良
く成長させるためには、基板の最表面の構造は完全なＴ
ｉＯ2 面またはＳｒＯ面とするのが良いと言われている
ことによる。その確認は先に述べたようにＣＡＩＣＩＳ
ＳによるＴＯＦスペクトル評価により行う。
【００１８】なお、市販のＳＴＯ基板は表面無処理の状
態で、図４の模式図に示すように、最表面にＴｉＯ2 面
とＳｒＯ面とが混在していることから、基板表面の清浄
化を行うことが必要で、その表面処理法としては、例え
ばＳＴＯ基板を酸素雰囲気下で高温アニールすることに
よりＴｉＯ2 面で終端された最表面構造を得る、といっ
た方法が挙げられる。また、このような表面処理を行う
ことにより、図３のＴＯＦスペクトルＳP1に示すよう
に、ＳＴＯ基板の最表面がほぼ１００％ＴｉＯ2面とな
ることが確認できている。
態で、図４の模式図に示すように、最表面にＴｉＯ2 面
とＳｒＯ面とが混在していることから、基板表面の清浄
化を行うことが必要で、その表面処理法としては、例え
ばＳＴＯ基板を酸素雰囲気下で高温アニールすることに
よりＴｉＯ2 面で終端された最表面構造を得る、といっ
た方法が挙げられる。また、このような表面処理を行う
ことにより、図３のＴＯＦスペクトルＳP1に示すよう
に、ＳＴＯ基板の最表面がほぼ１００％ＴｉＯ2面とな
ることが確認できている。
【００１９】さて、成膜動作を開始すると、コンピュー
タ４は、ヒータ１６を制御して基板Ｓの温度を成膜に適
した温度に設定し、さらに各Ｋセル１１，１２の温度を
所定温度にまで上昇させた状態で、Ｓr-Ｋセル１１のシ
ャッタ１３だけを開いてＳｒＯ薄膜の成長を開始する。
この成膜開始と同時に、コンピュータ４はＣＡＩＣＩＳ
Ｓ装置２によるＴＯＦスペクトルのモニタを開始し、そ
のＴＯＦスペクトルにおけるＳｒのピークと予め設定さ
れたスペクトルデータとの比較から薄膜成長の状態を判
断する。また、同時にＲＨＥＥＤ像をモニタして、その
ストリークにぼけが生じているか否かを判断する。
タ４は、ヒータ１６を制御して基板Ｓの温度を成膜に適
した温度に設定し、さらに各Ｋセル１１，１２の温度を
所定温度にまで上昇させた状態で、Ｓr-Ｋセル１１のシ
ャッタ１３だけを開いてＳｒＯ薄膜の成長を開始する。
この成膜開始と同時に、コンピュータ４はＣＡＩＣＩＳ
Ｓ装置２によるＴＯＦスペクトルのモニタを開始し、そ
のＴＯＦスペクトルにおけるＳｒのピークと予め設定さ
れたスペクトルデータとの比較から薄膜成長の状態を判
断する。また、同時にＲＨＥＥＤ像をモニタして、その
ストリークにぼけが生じているか否かを判断する。
【００２０】ここで、ＲＨＥＥＤ像のストリークにぼけ
が生じている時には、薄膜成長が原子層単位で順調に進
行していない状態であり、この現象が生じたときには、
コンピュータ４は、Ｓr-Ｋセル１１のシャッタ１３を所
定時間だけ閉じてマイグレーション効果を待つといった
動作、あるいはシャッタ１３は開放したままの状態でＳ
r-Ｋセル１１の温度を下げて基板ＳへのＳｒのビーム量
を低くしたり、また基板Ｓの温度を上げる、等の動作を
ＲＨＥＥＤ像のストリークが元の鮮明な状態に戻るまで
試行錯誤的に繰り返す。その結果、良好な薄膜成長が維
持される。
が生じている時には、薄膜成長が原子層単位で順調に進
行していない状態であり、この現象が生じたときには、
コンピュータ４は、Ｓr-Ｋセル１１のシャッタ１３を所
定時間だけ閉じてマイグレーション効果を待つといった
動作、あるいはシャッタ１３は開放したままの状態でＳ
r-Ｋセル１１の温度を下げて基板ＳへのＳｒのビーム量
を低くしたり、また基板Ｓの温度を上げる、等の動作を
ＲＨＥＥＤ像のストリークが元の鮮明な状態に戻るまで
試行錯誤的に繰り返す。その結果、良好な薄膜成長が維
持される。
【００２１】そして、このような制御により薄膜成長が
順調に進行してゆくと、ＣＡＩＣＩＳＳのＴＯＦスペク
トルに現れるＳｒピークの強度が徐々に大きくなり、そ
のピーク強度が、予め設定されたスペクトルデータ（１
００％ＳｒＯ面）のピーク強度に達した時点、すなわ
ち、測定スペクトルが図３に示すようなＴＯＦスペクト
ルＳ2 となった時点でコンピュータ４はシャッタ１３を
閉じる。この時点で、１原子層分の薄膜成長が完了し、
以後、コンピュータ４は、Ｔi-Ｋセル１２のシャッタ１
４またはＳr-Ｋセル１１のシャッタ１３を開いて、先と
同様な成膜制御を順次に繰り返してゆく。これにより、
基板２の表面上にＳｒＯ層及びＴｉＯ2 層が原子層単位
で正確に積層されてゆく。
順調に進行してゆくと、ＣＡＩＣＩＳＳのＴＯＦスペク
トルに現れるＳｒピークの強度が徐々に大きくなり、そ
のピーク強度が、予め設定されたスペクトルデータ（１
００％ＳｒＯ面）のピーク強度に達した時点、すなわ
ち、測定スペクトルが図３に示すようなＴＯＦスペクト
ルＳ2 となった時点でコンピュータ４はシャッタ１３を
閉じる。この時点で、１原子層分の薄膜成長が完了し、
以後、コンピュータ４は、Ｔi-Ｋセル１２のシャッタ１
４またはＳr-Ｋセル１１のシャッタ１３を開いて、先と
同様な成膜制御を順次に繰り返してゆく。これにより、
基板２の表面上にＳｒＯ層及びＴｉＯ2 層が原子層単位
で正確に積層されてゆく。
【００２２】なお、本発明装置は、ＳｒＴｉＯ3 薄膜の
ホモエピタキシャル成長のほか、例えばＢi2Ｓr2ＣｕＯ
6 等の他の高温超伝導薄膜あるいは強誘電体薄膜のエピ
タキシャル成長にも適している。
ホモエピタキシャル成長のほか、例えばＢi2Ｓr2ＣｕＯ
6 等の他の高温超伝導薄膜あるいは強誘電体薄膜のエピ
タキシャル成長にも適している。
【００２３】ここで、本発明は、真空室内で基板表面に
成膜材料の蒸発粒子を照射することによって、その基板
表面に薄膜を原子層単位で成長させる装置において、上
記真空室内に配置された基板の薄膜成長面にイオンを照
射するイオン源と、このイオン源と同軸上に配置され、
上記イオン照射位置から後方に散乱されるイオンの強度
を検出するイオン検出器と、基板の薄膜成長面に所定の
方向から電子線を照射する電子線源と、その照射位置で
回折・反射される回折反射電子ビームの強度を検出する
ビーム強度検出器と、演算処理手段を備え、その演算処
理手段には、成膜中に上記イオン検出器及びビーム強度
検出器の出力を順次に採り込んで、それらの検出値に基
づく散乱強度及び回折反射電子ビーム強度に基づいて薄
膜成長面の最表面層の原子の元素種及び原子の被覆状態
を判断する判断部と、この判断結果に基づいて薄膜の成
長を制御する制御部が設けられていることを特徴とする
ものであってもよく、この場合、原子層単位でのエピタ
キシャル成長を、さらに精密に制御でき、しかも、その
成長制御の確実性が向上するという効果を達成できる。
成膜材料の蒸発粒子を照射することによって、その基板
表面に薄膜を原子層単位で成長させる装置において、上
記真空室内に配置された基板の薄膜成長面にイオンを照
射するイオン源と、このイオン源と同軸上に配置され、
上記イオン照射位置から後方に散乱されるイオンの強度
を検出するイオン検出器と、基板の薄膜成長面に所定の
方向から電子線を照射する電子線源と、その照射位置で
回折・反射される回折反射電子ビームの強度を検出する
ビーム強度検出器と、演算処理手段を備え、その演算処
理手段には、成膜中に上記イオン検出器及びビーム強度
検出器の出力を順次に採り込んで、それらの検出値に基
づく散乱強度及び回折反射電子ビーム強度に基づいて薄
膜成長面の最表面層の原子の元素種及び原子の被覆状態
を判断する判断部と、この判断結果に基づいて薄膜の成
長を制御する制御部が設けられていることを特徴とする
ものであってもよく、この場合、原子層単位でのエピタ
キシャル成長を、さらに精密に制御でき、しかも、その
成長制御の確実性が向上するという効果を達成できる。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の薄膜製造
装置によれば、基板の薄膜成長面にイオンを照射するイ
オン源と、このイオン源と同軸上に配置され、上記イオ
ン照射位置から後方に散乱されるイオンの強度を検出す
る検出器を備えたＣＡＩＣＩＳＳ装置を成膜真空室に取
り付け、この装置により薄膜の最表面原子層の元素種及
び原子層の被覆状態に関する情報を得て、これらの情報
に基づいて薄膜の成長を制御するので、原子層単位での
エピタキシャル成長を精密に制御できる。その結果、Ｓ
ｒＴｉＯ3 等の薄膜の高品質化が進み、ひいては種々の
高性能電子デバイスの開発等の実現が可能となる。しか
も、成膜過程で薄膜成長状態の良否をモニタできるの
で、成膜中に基板を動かす必要もない。
装置によれば、基板の薄膜成長面にイオンを照射するイ
オン源と、このイオン源と同軸上に配置され、上記イオ
ン照射位置から後方に散乱されるイオンの強度を検出す
る検出器を備えたＣＡＩＣＩＳＳ装置を成膜真空室に取
り付け、この装置により薄膜の最表面原子層の元素種及
び原子層の被覆状態に関する情報を得て、これらの情報
に基づいて薄膜の成長を制御するので、原子層単位での
エピタキシャル成長を精密に制御できる。その結果、Ｓ
ｒＴｉＯ3 等の薄膜の高品質化が進み、ひいては種々の
高性能電子デバイスの開発等の実現が可能となる。しか
も、成膜過程で薄膜成長状態の良否をモニタできるの
で、成膜中に基板を動かす必要もない。
【図１】本発明実施例の構成を示すブロック図
【図２】本発明の作用説明図で、ＣＡＩＣＩＳＳビーム
の散乱状態を模式的に示す図
の散乱状態を模式的に示す図
【図３】ＣＡＩＣＩＳＳによりＳＴＯ基板の最表面の終
端構造を評価した結果を示すＴＯＦスペクトル
端構造を評価した結果を示すＴＯＦスペクトル
【図４】ＳＴＯ基板の最表面にＴｉＯ2 面とＳｒＯ面と
が混在している状態を模式的に示す図
が混在している状態を模式的に示す図
１ ＭＢＥ装置 １０ 成膜真空室 １１ Ｓr-Ｋセル １２ Ｔi-Ｋセル １３，１４ シャッタ １５ ホルダ １６ ヒータ ２ ＣＡＩＣＩＳＳ装置 ２１ イオン源 ２２ 検出器 ３ ＲＨＥＥＤ装置 ３１ 電子銃 ３２ 蛍光板 ３３ カメラ ４ コンピュータ Ｓ 基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 篠原 真 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内 (72)発明者 石山 修 京都府京都市中京区西ノ京桑原町１番地 株式会社島津製作所三条工場内
Claims (1)
- 【請求項１】 真空室内で基板表面に成膜材料の蒸発粒
子を照射することによって、その基板表面に薄膜を原子
層単位で成長させる装置において、上記真空室内に配置
された基板の薄膜成長面にイオンを照射するイオン源
と、このイオン源と同軸上に配置され、上記イオン照射
位置から後方に散乱されるイオンの強度を検出する検出
器と、成膜中に上記検出器の出力を採り込んで、その検
出値に基づく散乱強度情報に基づいて薄膜の成長を制御
する制御手段が設けられていることを特徴とする薄膜製
造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6236190A JPH08104596A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 薄膜製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6236190A JPH08104596A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 薄膜製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08104596A true JPH08104596A (ja) | 1996-04-23 |
Family
ID=16997115
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6236190A Pending JPH08104596A (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 薄膜製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08104596A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002280306A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Japan Science & Technology Corp | 基板回転・加熱装置並びにこれを用いた成膜装置及び分析装置 |
| WO2007035983A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-05 | Saintech Pty Ltd | Ion detector |
| CN102492984A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-06-13 | 中国科学院物理研究所 | 一种MBE同质外延生长SrTiO3薄膜的装置及方法 |
| CN102492985A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-06-13 | 中国科学院物理研究所 | 一种MBE同质外延生长SrTiO3薄膜的方法 |
-
1994
- 1994-09-30 JP JP6236190A patent/JPH08104596A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002280306A (ja) * | 2001-03-21 | 2002-09-27 | Japan Science & Technology Corp | 基板回転・加熱装置並びにこれを用いた成膜装置及び分析装置 |
| WO2007035983A1 (en) * | 2005-09-30 | 2007-04-05 | Saintech Pty Ltd | Ion detector |
| CN102492984A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-06-13 | 中国科学院物理研究所 | 一种MBE同质外延生长SrTiO3薄膜的装置及方法 |
| CN102492985A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-06-13 | 中国科学院物理研究所 | 一种MBE同质外延生长SrTiO3薄膜的方法 |
| CN102492985B (zh) * | 2011-12-28 | 2014-11-05 | 中国科学院物理研究所 | 一种MBE同质外延生长SrTiO3薄膜的方法 |
| CN102492984B (zh) * | 2011-12-28 | 2015-04-01 | 中国科学院物理研究所 | 一种MBE同质外延生长SrTiO3薄膜的装置及方法 |
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